Kráter Gran Canyon Diablo v Arizone je 200 m, a bol vyrobený nárazom meteoritu 3xx10 ^ 8 kg, ktorý sa pohybuje na úrovni 1,3xx10 ^ 4 m / s. Odhad (a) zmena rýchlosti Zeme v dôsledku nárazu a (b) priemerná sila pôsobiaca na Zem?

Kráter Gran Canyon Diablo v Arizone je 200 m, a bol vyrobený nárazom meteoritu 3xx10 ^ 8 kg, ktorý sa pohybuje na úrovni 1,3xx10 ^ 4 m / s. Odhad (a) zmena rýchlosti Zeme v dôsledku nárazu a (b) priemerná sila pôsobiaca na Zem?
Anonim

Za predpokladu, že rýchlosť meteoritu bola stanovená vzhľadom na referenčný rámec, v ktorom je zem stacionárna, a že žiadna z kinetickej energie meteoritu nie je stratená ako tepelný zvuk atď., Využívame zákon zachovania hybnosti

(A). Berúc na vedomie, že počiatočná rýchlosť Zeme je #0#.

Po zrážke sa meteorit prilepí na zem a obe sa pohybujú rovnakou rýchlosťou. Nech je konečná rýchlosť Zeme + meteorit kombinovaná # # V_C, Z rovnice uvedenej nižšie dostaneme

# "Initial Momentum" = "Konečná hybnosť" #

# (3xx10 ^ 8) xx (1.3xx10 ^ 4) = (3xx10 ^ 8 + 5.972 xx 10 ^ 24) xxv_C #

kde # 5.972 × 10 ^ 24kg # je hmotnosť zeme.

Pozorujeme, že rýchlosť meteoritu je rádovo # 10 ^ 4 ms ^ -1 # je oveľa menšia ako rýchlosť Zeme, ktorá je rádovo # 10 ^ 24ms ^ -1 # preto je v menovateli ignorovaný.

# => v_c cca (3xx10 ^ 8xx1.3xx10 ^ 4) / (5,972 xx 10 ^ 24) #

# = 6.5xx10 ^ -13ms ^ -1 #

To je zmena rýchlosti zeme v dôsledku kolízie s meteoritom.

-.-.-.-.-.-.-.-.-.

Porovnajte s priemernou orbitálnou rýchlosťou Zeme # 3.0xx10 ^ 4 ms ^ -1 #

-.-.-.-.-.-.-.-.-.-.

(b) Vieme, že zrýchlenie spôsobené gravitáciou # = 9.81ms ^ -2 #.

Berúc ako priemernú hodnotu zrýchlenia pôsobiaceho na meteorit,

Priemerná sila pôsobiaca na Zem # F = mg #

# => F = (3xx10 ^ 8) xx9.81 = 2.94xx10 ^ 9N #zaokrúhlené na dve desatinné miesta.